催化三聯(lián)體
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催化三聯(lián)體通常指在水解酶和轉(zhuǎn)移酶的活性位點(diǎn)中心同時(shí)作用的三個(gè)氨基酸殘基（如蛋白酶、酰胺酶、酯酶、?；D(zhuǎn)移酶、脂酶和β-內(nèi)酰胺酶）。用于共價(jià)催化的親核殘基一般是酸-堿-親核三聯(lián)體[1][2]。殘基會(huì)形成一個(gè)電荷中繼網(wǎng)絡(luò)，以極化和活化親核試劑，來(lái)進(jìn)攻底物形成共價(jià)中間體，然后中間體水解，再生出游離的酶。親核試劑大多是絲氨酸或半胱氨酸，也有少量是蘇氨酸。
因?yàn)槊笗?huì)折疊成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，催化三聯(lián)體的殘基可能在其所在的氨基酸序列（一級(jí)結(jié)構(gòu)）中離得很遠(yuǎn)，但最后它們將會(huì)折疊到一起。
雖然在功能上（甚至是三聯(lián)體中的親核體）進(jìn)化趨異，催化三聯(lián)體卻是趨同進(jìn)化的最好案例。對(duì)催化的化學(xué)約束使得至少23個(gè)獨(dú)立的蛋白質(zhì)超家族進(jìn)化出了相同的催化方法[2]。生物化學(xué)中，研究得最透徹之一的就是這些反應(yīng)的作用機(jī)理[3][4]。
目錄 |
歷史
早在20世紀(jì)30年代，就有人最早研究出了胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)構(gòu)[5]。20世紀(jì)50年代，胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶所含三聯(lián)體中的絲氨酸被確認(rèn)為親核體（通過(guò)二異丙基氟磷酸鹽的轉(zhuǎn)變）[6]。20世紀(jì)60年代，對(duì)其他蛋白酶測(cè)序后發(fā)現(xiàn)了一系列的相關(guān)結(jié)構(gòu)[7][8][9]，現(xiàn)在稱(chēng)之為S1家族。同時(shí)，在木瓜和枯草桿菌蛋白酶的結(jié)構(gòu)中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的三聯(lián)體，而它們?cè)谶M(jìn)化中毫不相干。20世紀(jì)60年代末，“電荷中繼”機(jī)制提出，解釋了親核體如何被其他三聯(lián)體成分所激活[10]。70和80年代，隨著X射線(xiàn)晶體學(xué)測(cè)定了越來(lái)越多的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了同源（如TEV蛋白酶）和非同源但類(lèi)似（例如木瓜蛋白酶）的三聯(lián)體[11][12][13]。20世紀(jì)90年代和2010年代，MEROPS分類(lèi)系統(tǒng)開(kāi)始將蛋白酶分類(lèi)為結(jié)構(gòu)相關(guān)的酶超家族，從而作為三聯(lián)體在20個(gè)超家族趨同進(jìn)化的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)[14][15]。使得這么多酶家族歸于同一三聯(lián)體形狀的進(jìn)化化學(xué)約束條件于2010年代開(kāi)始研究[2]。在催化三聯(lián)體的電荷中繼及共價(jià)催化機(jī)制上的大量工作使其成為生物化學(xué)中研究得最為透徹的部分之一[3][4]。
成分
親核體
側(cè)鏈上的親核殘基可共價(jià)催化底物。氧或硫上的孤對(duì)電子會(huì)進(jìn)攻正電的羰基碳。20種天然生物氨基酸沒(méi)有足夠的親核性官能團(tuán)以催化許多困難的反應(yīng)。最常見(jiàn)的親核體是絲氨酸的醇（OH）和半胱氨酸的硫醇/硫醇鹽離子（SH/S-）。在三聯(lián)體中嵌入親核體提高了它的催化活性。一些蛋白酶采用的是蘇氨酸的仲醇，然而由于額外甲基的緣故，這些蛋白酶使用N端氨基附近的一個(gè)水分子作為堿，而不是一個(gè)單獨(dú)的氨基酸[1][16]。
堿
由于所有的天然氨基酸都不具有強(qiáng)親核性，催化三聯(lián)體中的堿極化并脫去親核體的質(zhì)子，以提高其反應(yīng)活性。此外，它還能質(zhì)子化第一個(gè)生成物，以幫助離去基離開(kāi)。其最常見(jiàn)為組氨酸，因?yàn)樗膒Ka值有助于高效的堿催化，同時(shí)可與酸殘基以氫鍵結(jié)合，及對(duì)親核殘基去質(zhì)子化。β-內(nèi)酰胺酶如TEM-1使用賴(lài)氨酸殘基作為堿。由于賴(lài)氨酸的pKa值如此之高（pKa=11），在循環(huán)催化的過(guò)程中，谷氨酸等幾個(gè)殘基要充當(dāng)酸以穩(wěn)定其去質(zhì)子化的狀態(tài)[17][18]。為了避免位阻效應(yīng)，蘇氨酸蛋白酶以N端氨基附近的一個(gè)水分子作為堿，以提高用于催化的蘇氨酸殘基的反應(yīng)活性[19][20]。
酸
酸性殘基能對(duì)齊并極化堿性殘基。其通常為天冬氨酸或谷氨酸。有些酶只有一個(gè)二分體，例如在半胱氨酸蛋白酶中三聯(lián)體的酸就不是非常必要。如木瓜蛋白酶中的第三個(gè)三聯(lián)體成分為天冬酰胺，它能引導(dǎo)組氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)閴A，但卻不作為酸出現(xiàn)。類(lèi)似地，甲型肝炎病毒蛋白酶的序列中含有一個(gè)水分子，而那個(gè)位置本該是一個(gè)氨基酸殘基。另外，巨細(xì)胞病毒蛋白酶使用一對(duì)組氨酸，一個(gè)作為堿，另一個(gè)則如在其它的酶中那樣作為酸[1]。作為酸而言，第二個(gè)組氨酸較常見(jiàn)的天冬氨酸或谷氨酸效率要低，因而其催化效率也不是很高。
范例
胰凝乳蛋白酶（PA超家族，S1家族）是幾個(gè)典型含三聯(lián)體的酶之一。它使用絲氨酸-組氨酸-天冬氨酸序列以水解蛋白。
- 胰凝乳蛋白酶結(jié)合底物，為一個(gè)含有大量疏水殘基的大環(huán)。
- 天冬氨酸與組氨酸以氫鍵（可能是低能障氫鍵）結(jié)合，將其咪唑氮的pKa從7增加至約12。這使得組氨酸變?yōu)橐环N強(qiáng)的廣義堿，可將絲氨酸去質(zhì)子化。
- 絲氨酸作為親核體進(jìn)攻羰基碳原子，并迫使羰基氧接受電子，形成了一個(gè)四面體形狀的中間體。中間體由氧陰離子穴所穩(wěn)定，其中涉及到骨架上的絲氨酸酰胺。
- 中間體羰基的返還導(dǎo)致組氨酸的質(zhì)子轉(zhuǎn)移到附著在α碳上的氮原子上。氮和所連接的C端肽片段通過(guò)擴(kuò)散的方式離去。
- 水分子再給出一個(gè)質(zhì)子到組氨酸上，剩下的OH-進(jìn)攻羰基碳，形成另一個(gè)四面體中間體。OH較C端片段離去性能較差，因此，當(dāng)四面體中間體再次反應(yīng)，酶中的絲氨酸從組氨酸處重新獲得質(zhì)子。
- 被切割下來(lái)肽的N端擴(kuò)散離去。
其它的α/β水解酶通過(guò)趨同進(jìn)化也發(fā)展出了同樣的三聯(lián)體，如一些脂肪酶和酯酶，但是手性與之相反。此外，與G蛋白的折疊相同的腦乙酰水解酶中也發(fā)現(xiàn)了這樣的三聯(lián)體。乙酰膽堿酯酶中有等效的絲氨酸-組氨酸-谷氨酸三聯(lián)體。
半胱氨酸-組氨酸-天冬氨酸
半胱氨酸蛋白酶的幾個(gè)家族使用這個(gè)三聯(lián)體組，例如煙草花葉病毒蛋白酶（PA超家族，C4家族）和木瓜蛋白酶（CA超家族，C1家族）。其作用類(lèi)似于絲氨酸蛋白酶中的三聯(lián)體，它們之間的差異將在下文“絲氨酸和半胱氨酸水解酶機(jī)制的比較”一節(jié)中闡述。目前尚不清楚天冬氨酸對(duì)木瓜蛋白酶中三聯(lián)體的催化作用和幾種半胱氨酸蛋白酶（如甲型肝炎病毒蛋白酶）中二分體的高效性有何重要作用。
絲氨酸-組氨酸-組氨酸
巨細(xì)胞病毒蛋白酶（SH超家族，S21家族）同時(shí)使用組氨酸作為三聯(lián)體中的酸和堿。除去酸性組氨酸僅使活性降低了10倍（與之相比，從胰凝乳蛋白酶中除去天冬氨酸活性會(huì)降低>10,000倍）。有人認(rèn)為這個(gè)三聯(lián)體可能是用來(lái)降低酶的活性，以控制卵裂速率[16]。
絲氨酸-谷氨酸-天冬氨酸
在Sedolisin蛋白酶(SB超家族, S53家族)中，人們發(fā)現(xiàn)了這種不尋常的三聯(lián)體。由于谷氨酸羧基pka值較低，只有在較強(qiáng)的酸性環(huán)境下它才能充當(dāng)三聯(lián)體中的堿性基團(tuán)。有人認(rèn)為這種酶的存在可能是為了滿(mǎn)足生物在特定酸性環(huán)境下（例如酸性溫泉中、溶酶體內(nèi)）的催化需求[16]。
蘇氨酸-水-N端氨基
蘇氨酸蛋白酶，例如蛋白酶體中的蛋白酶亞基（PB超家族，T1家族）和鳥(niǎo)氨酸乙?；D(zhuǎn)移酶（PE超家族，T5家族），使用這個(gè)三聯(lián)體組。在該三聯(lián)體組中，蘇氨酸的二級(jí)醇羥基作為親核基團(tuán)，以代替絲氨酸中的一級(jí)醇羥基。[19][20] 由于蘇氨酸末端甲基的空間位阻效應(yīng)，如果形成普通的三聯(lián)體則反應(yīng)時(shí)底物就會(huì)與末端甲基發(fā)生排斥作用，致使定向變?yōu)椴豢赡堋Ｋ赃@種酶起催化作用的蘇氨酸位于其N(xiāo)端，N端氨基起到三聯(lián)體酸性基團(tuán)的作用。在催化過(guò)程中，氨基氮原子與酶分子內(nèi)部的一個(gè)有序排列的水分子形成氫鍵并使之極化，從而令水分子奪取蘇氨酸羥基上的質(zhì)子，使得后者的反應(yīng)活性（親核性）大大加強(qiáng)，最終與底物發(fā)生反應(yīng)。[1][16]
絲氨酸-水-N端氨基和半胱氨酸-水-N端氨基
亦存在以絲氨酸-水-N端氨基或半胱氨酸-水-N端氨基為三聯(lián)體的酶，例如青霉素G酰胺水解酶（PB超家族，S45家族）和青霉素V酰胺水解酶（PB超家族，S59家族）。就進(jìn)化的角度而言，這些酶與蘇氨酸蛋白酶存在關(guān)聯(lián)，其作用機(jī)制亦與后者類(lèi)似[16]。
絲氨酸-(cis)-絲氨酸-賴(lài)氨酸
這種不尋常的三聯(lián)體僅出現(xiàn)在酰胺水解酶的一個(gè)超家族中。含這種三聯(lián)體的酶在催化反應(yīng)中，賴(lài)氨酸氨基先極化處于中間位置的絲氨酸，使其羥基分別與另一（作為親核試劑的）絲氨酸的羥基和骨架上的酰胺基形成兩根強(qiáng)氫鍵，從而提高了（親核）絲氨酸的反應(yīng)活性。該三聯(lián)體中部的絲氨酸采取反常的順式取向，以保證其與另外兩個(gè)氨基酸殘基可以精確接觸。更加不同尋常的是，在該三聯(lián)體中，中間位置的絲氨酸與賴(lài)氨酸均起到其他三聯(lián)體中堿性基團(tuán)的作用，即加強(qiáng)（親核）絲氨酸的反應(yīng)活性。與此同時(shí)賴(lài)氨酸又起到酸性基團(tuán)的作用。[21]
絲氨酸和半胱氨酸水解酶機(jī)制的比較
這一部分所有的論述及列出的所有參考文獻(xiàn)均是針對(duì)蛋白酶的研究，不過(guò)這些酶的作用機(jī)制可以推廣到所有絲氨酸和半胱氨酸水解酶。
作親核催化的酶依靠一系列空間位置接近的活性殘基來(lái)獲得催化活性。這個(gè)活性中心系統(tǒng)是如此的精密和完美，以致活性中心及其相鄰氨基酸序列在同一家族的各酶中具有最高的相似性，亦即在進(jìn)化中幾乎保持不變，這種性質(zhì)稱(chēng)為保守性。[22]在催化三聯(lián)體中，最常見(jiàn)的親核基團(tuán)是絲氨酸的醇羥基和半胱氨酸的硫醇巰基。與氧原子相比，硫原子電子層數(shù)多了一層。這使得硫原子的原子半徑更大（大約大了0.4 ?），且更易變形。就軟硬酸堿理論的角度而言，硫負(fù)離子比氧負(fù)離子是更“軟”的堿。雖然硫的電負(fù)性比氧小，但硫原子還擁有空的3d軌道可充填電子。因而硫負(fù)離子是比氧負(fù)離子更弱的堿。（例如HS-的Kb值比OH-大七個(gè)數(shù)量級(jí)）[23][24]
催化反應(yīng)的第一步是親核基團(tuán)對(duì)底物羰基進(jìn)攻，形成四面體中間體（Ⅰ）的過(guò)程。半胱氨酸巰基之pKa值是如此之低，以至于部分半胱氨酸蛋白酶（例如木瓜蛋白酶）在基態(tài)下催化三聯(lián)體中半胱氨酸巰基氫是電離的（見(jiàn)(a)）。[25]一些甚至不需要酸性基團(tuán)參與即能有效催化反應(yīng)（見(jiàn)(b)）。催化過(guò)程中，已電離的烷硫負(fù)離子可以直接進(jìn)攻底物羰基。然而，在絲氨酸蛋白酶中，絲氨酸羥基pKa值較大，不容易電離。因此，絲氨酸蛋白酶在催化反應(yīng)時(shí)，酸性基團(tuán)-堿性基團(tuán)從絲氨酸羥基上奪氫和產(chǎn)生的烷氧負(fù)離子對(duì)底物羰基的親核進(jìn)攻，這兩個(gè)過(guò)程是協(xié)同進(jìn)行的（見(jiàn)(c)）。顯然這種情形下，三聯(lián)體中酸性基團(tuán)和堿性集團(tuán)采取有利的取向并形成氫鍵（見(jiàn)(d)），會(huì)加強(qiáng)堿性基團(tuán)之堿性，促進(jìn)羥基氫的脫去，進(jìn)而加快酶的催化速率。[24]
第二步是四面體中間體（Ⅰ）分解產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)物和中間產(chǎn)物酯或硫酯的過(guò)程。這是一個(gè)親核消除反應(yīng)，故離去基團(tuán)的離去性越好，消除越易進(jìn)行。對(duì)兩種蛋白酶而言，這步反應(yīng)的離去基團(tuán)是胺負(fù)離子（當(dāng)然其他酶可依此類(lèi)推），而后者堿性極強(qiáng)，不是好的離去基。因而四面體中間體在分解前（或分解同時(shí)），需要對(duì)其離去部分進(jìn)行質(zhì)子化，從而使離去基團(tuán)變成一個(gè)中性的胺，以確保反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。事實(shí)上，酶的空間結(jié)構(gòu)保證了中間體（或胺負(fù)離子）和三聯(lián)體中的堿性基團(tuán)（在第一步反應(yīng)后一定處于質(zhì)子化狀態(tài)）具有正確的取向，能夠發(fā)生質(zhì)子交換。值得注意的是，該中間體不僅能夠分解產(chǎn)生中間產(chǎn)物，還能夠分解產(chǎn)生反應(yīng)物，即第一步反應(yīng)是可逆的。其逆反應(yīng)機(jī)理與第二步反應(yīng)類(lèi)似（本質(zhì)上說(shuō)，這兩個(gè)反應(yīng)為平行反應(yīng)），故上述討論同樣適用?？紤]到巰基負(fù)離子是很好的離去基團(tuán)，對(duì)半胱氨酸蛋白酶這步逆反應(yīng)速率也較大，即該酶形成的中間體（Ⅰ）轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率較低，這也是該酶的一個(gè)不足之處。[2]因而上述的正確取向?qū)Π腚装彼岬鞍酌革@得尤為重要，只有兩者精確配合，才能抗衡逆反應(yīng)帶來(lái)的不利因素。（見(jiàn)(e)）
接著另一反應(yīng)物（對(duì)蛋白酶而言為水，其余酶依此類(lèi)推）參與反應(yīng)，產(chǎn)生四面體中間體（Ⅱ）。此反應(yīng)與第一步反應(yīng)類(lèi)似，不同的是，這里水代替了絲氨酸或半胱氨酸作為親核試劑。當(dāng)然這一步也是可逆的。最后中間體（Ⅱ）分解，得到另一個(gè)產(chǎn)物，酶復(fù)原。對(duì)半胱氨酸蛋白酶，可以直接產(chǎn)生巰基負(fù)離子。對(duì)絲氨酸蛋白酶，仍需使中間體（Ⅱ）在分解時(shí)奪走堿性基團(tuán)上的一個(gè)質(zhì)子。（見(jiàn)(f)）
與氧相比，硫的原子半徑較大，所成共價(jià)鍵較長(zhǎng)，需要匹配更大的活性位點(diǎn)。[26]故某個(gè)絲氨酸蛋白酶催化三聯(lián)體中的絲氨酸變異成了半胱氨酸，或是半胱氨酸蛋白酶催化三聯(lián)體中的半胱氨酸變異成了絲氨酸，均會(huì)失去活性。因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合底物后，各基團(tuán)的取向不對(duì)。例如，對(duì)硫代胰蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)研究證實(shí)，其中的半胱氨酸不僅沒(méi)有與底物接近，反而與氧陰離子穴發(fā)生了相互作用。[23]
酶的進(jìn)化專(zhuān)一化使得蛋白酶催化三聯(lián)體中的親核基團(tuán)具有不可代替性[25][27][28][29][30][31][32]（當(dāng)然在絕大多數(shù)其他酶中也是如此[33][34][35][36][37][38]），否則會(huì)導(dǎo)致其反應(yīng)性降低，結(jié)構(gòu)與底物不匹配，進(jìn)而使其催化活性急劇下降（超過(guò)四個(gè)數(shù)量級(jí)）。
趨異演化
盡管各酶的化學(xué)性質(zhì)有上述的差異，很明顯某幾種超家族的蛋白酶均使用不同的氨基酸作為親核試劑是趨異演化的結(jié)果。這可以從如下的事實(shí)推斷出：有數(shù)種蛋白酶超家族（相同折疊類(lèi)型）含有運(yùn)用不同氨基酸作為親核試劑的家族。這表明在進(jìn)化史上，三聯(lián)體中親核試劑的改變?cè)鴮掖伟l(fā)生，盡管這種改變的機(jī)制目前還不清楚。
在包含運(yùn)用不同氨基酸作為親核試劑的蛋白酶的超家族中（例如PA族），各家族的劃分是以它們?nèi)?lián)體中的親核試劑為依據(jù)的。(S=絲氨酸蛋白酶, C=半胱氨酸蛋白酶，T=蘇氨酸蛋白酶)
| 超家族 | 家族 | 例子 |
|---|---|---|
| PA族 | C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 | 煙草花葉病毒蛋白酶 (煙草花葉病毒) |
| S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75 | 胰凝乳蛋白酶 (哺乳動(dòng)物, 例如 家牛) | |
| PB族 | C44, C45, C59, C69, C89, C95 | 磷酸核糖焦磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶 前體 (人類(lèi)) |
| S45, S63 | 青霉素G酰胺水解酶 前體 (大腸桿菌) | |
| T1, T2, T3, T6 | 古菌蛋白酶體, β單元 (Thermoplasma acidophilum) | |
| PC族 | C26, C56 | γ-谷氨酰水解酶 (褐鼠) |
| S51 | 二肽酶E (大腸桿菌) | |
| PD族 | C46 | 刺猬蛋白 (黑腹果蠅) |
| N9, N10, N11 | 內(nèi)含肽 含有V型質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶 催化亞基A (釀酒酵母) | |
| PE族 | P1 | DmpA氨肽酶 (Ochrobactrum anthropi) |
| T5 | 鳥(niǎo)氨酸乙?；D(zhuǎn)移酶 前體 (釀酒酵母) |
趨同演化
對(duì)蛋白酶的酶學(xué)研究為趨同演化理論提供了最清晰的證據(jù)。在不同的超家族中，具相同排列和結(jié)構(gòu)的三聯(lián)體曾經(jīng)歷了超過(guò)20次的獨(dú)立演化。這是因?yàn)殡m然酶作為一種蛋白質(zhì)，其氨基酸排列方式有無(wú)數(shù)種，但是其中只有按照少數(shù)幾種方式排列才能形成具有催化作用的酶——化學(xué)性質(zhì)使然。這導(dǎo)致了具有相同結(jié)構(gòu)的酶被各種生物重復(fù)地、獨(dú)立地演化出來(lái)。[1][2]
絲氨酸與半胱氨酸水解酶
絲氨酸與半胱氨酸水解酶運(yùn)用不同的氨基酸官能團(tuán)（醇羥基或硫醇巰基）作親核基團(tuán)。為活化親核基團(tuán)，這些酶中均含有指向該基團(tuán)的酸性殘基和堿性殘基。這三個(gè)基團(tuán)形成了催化三聯(lián)體?；瘜W(xué)、物理性質(zhì)對(duì)酶催化活性的約束導(dǎo)致了不同的超家族中，具相同結(jié)構(gòu)排列的三聯(lián)體經(jīng)歷了超過(guò)20次的獨(dú)立演化。[2]
相同空間結(jié)構(gòu)的三聯(lián)體集中于絲氨酸蛋白酶（例如枯草桿菌蛋白酶和胰凝乳蛋白酶所屬的超家族）和半胱氨酸蛋白酶（例如煙草花葉病毒蛋白酶和木瓜蛋白酶所屬的超家族）。重要的是，由于兩種酶催化機(jī)理相近，所有三聯(lián)體擁有幾乎相同的排列。
| 蛋白質(zhì)超家族 | 半胱氨酸蛋白酶家族 | 例子 |
|---|---|---|
| CA | C1, C2, C6, C10, C12, C16, C19, C28, C31, C32, C33, C39, C47, C51, C54, C58, C64, C65, C66, C67, C70, C71, C76, C78, C83, C85, C86, C87, C93, C96, C98, C101 | 木瓜蛋白酶 (木瓜) and 鈣蛋白酶 (人類(lèi)) |
| CD | C11, C13, C14, C25, C50, C80, C84 | 胱天蛋白酶-1 (褐鼠) and 分離酶 (釀酒酵母) |
| CE | C5, C48, C55, C57, C63, C79 | 腺病毒內(nèi)肽酶 (人類(lèi)腺病毒2型) |
| CF | C15 | 焦谷氨酰肽酶I (解淀粉芽孢桿菌) |
| CL | C60, C82 | 轉(zhuǎn)肽酶A (金黃色葡萄球菌) |
| CM | C18 | 丙型肝炎病毒蛋白酶2 (丙肝病毒) |
| CN | C9 | sindbis病毒型nsP2肽酶 (sindbis病毒) |
| CO | C40 | 二肽酰肽酶VI (Lysinibacillus sphaericus) |
| CP | C97 | DeSI-1肽酶 (小家鼠) |
| PA | C3, C4, C24, C30, C37, C62, C74, C99 | 煙草花葉病毒蛋白酶 (煙草花葉病毒) |
| PB | C44, C45, C59, C69, C89, C95 | 磷酸核糖焦磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶 前體 (人類(lèi)) |
| PC | C26, C56 | γ-谷氨酰水解酶 (褐鼠) |
| PD | C46 | 刺猬蛋白 (黑腹果蠅) |
| PE | P1 | DmpA氨肽酶 (Ochrobactrum anthropi) |
| 未分類(lèi) | C7, C8, C21, C23, C27, C36, C42, C53, C75 |
| 蛋白質(zhì)超家族 | 絲氨酸蛋白酶家族 | 例子 |
|---|---|---|
| PA | S1, S3, S6, S7, S29, S30, S31, S32, S39, S46, S55, S64, S65, S75 | 胰凝乳蛋白酶 A (家牛) |
| PB | S45, S63 | 青霉素G酰胺水解酶 前體 (大腸桿菌) |
| PC | S51 | 二肽酶E (大腸桿菌) |
| PE | P1 | DmpA氨肽酶 (Ochrobactrum anthropi) |
| SB | S8, S53 | 枯草桿菌蛋白酶 (地衣芽孢桿菌) |
| SC | S9, S10, S15, S28, S33, S37 | 脯肽酰內(nèi)肽酶 (野豬) |
| SE | S11, S12, S13 | D-丙氨酸-D-丙氨酸肽酶C (大腸桿菌) |
| SF | S24, S26 | 信號(hào)肽酶 I (大腸桿菌) |
| SH | S21, S73, S77, S78, S80 | 巨細(xì)胞病毒assemblin (人類(lèi)皰疹病毒5) |
| SJ | S16, S50, S69 | lon-A蛋白酶 (大腸桿菌) |
| SK | S14, S41, S49 | Clp蛋白酶 (大腸桿菌) |
| SO | S74 | 噬菌體K1F內(nèi)切唾液酸酶CIMCD自切斷蛋白 (腸細(xì)菌噬菌體K1F) |
| SP | S59 | 核孔蛋白145 (人類(lèi)) |
| SR | S60 | 乳鐵蛋白 (人類(lèi)) |
| SS | S66 | murein tetrapeptidase LD-carboxypeptidase (綠膿桿菌) |
| ST | S54 | rhomboid-1 (黑腹果蠅) |
| 未分類(lèi) | S48, S62, S68, S71, S72, S79, S81 |
蘇氨酸蛋白酶
蘇氨酸蛋白酶以蘇氨酸作為親核試劑。正如前文所述，蘇氨酸含有二級(jí)醇羥基，由于末端甲基的位阻效應(yīng)無(wú)法形成通常的三聯(lián)體。因此通常情形下，蘇氨酸蛋白酶運(yùn)用N端蘇氨酸作親核試劑以避免該問(wèn)題。
有數(shù)個(gè)屬于不同蛋白質(zhì)折疊類(lèi)的酶超家族獨(dú)立演化出了以N端蘇氨酸殘基作親核試劑的三聯(lián)體，包括PB超家族（蛋白酶體運(yùn)用Ntn折疊）[19]和PE超家族（乙?；D(zhuǎn)移酶運(yùn)用DOM折疊）。[20]這種不同折疊類(lèi)的酶在活性中心結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)表明在這些超家族中，活性中心是趨同演化的。[2][16]
| 蛋白質(zhì)超家族 | 蘇氨酸蛋白酶家族 | 例子 |
|---|---|---|
| PB clan | T1, T2, T3, T6 | 古菌蛋白酶體, β亞基 (Thermoplasma acidophilum) |
| PE clan | T5 | 鳥(niǎo)氨酸乙?；D(zhuǎn)移酶 (釀酒酵母) |
參見(jiàn)
- 酶促反應(yīng)
- 蛋白酶解
- 蛋白酶
- 官能團(tuán)
- 蛋白質(zhì)超家族(酶超家族)
- PA族
- 趨同演化
- 趨異演化
參考
<references>標(biāo)簽；不允許填寫(xiě)內(nèi)容，請(qǐng)使用<references />- Lehninger, Principles of Biochemistry, 4th ed.
- Wilson, Eisner, Briggs, Dickerson, Metzenberg, O'Brien, Susman, Boggs, Life on Earth (c 1973, Sinauer Associates, Inc., Publisher, Stamford, Connecticut. ISBN 0-87893-934-2)
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參考來(lái)源
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